基于Quest3D的机械加工工艺系统的研究

发布时间：2017-04-28 12:16

  本文关键词：基于Quest3D的机械加工工艺系统的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机械加工工艺虚拟现实系统(简称MPVR系统),是基于虚拟现实软件Quest3D,并根据常用通用机床的图纸资料和实际切削加工典型工艺,自主开发的一套有着良好图形用户界面的实用性桌面型虚拟现实系统。机械加工工艺系统由机床、夹具、工件和刀具组成。MPVR系统将虚拟现实技术引入机械加工工艺系统中,能够生动地展示机床主体模型、基本运动和典型工艺,能方便工艺人员之间对于特定工件的加工工艺和夹具设计方案的交流与讨论,将复杂难懂又枯燥的理论知识转化成简明形象又逼真的可视画面,并能与之进行交互操作,具有较强的沉浸感。该系统不但为从事工艺制定和夹具设计相关人员之间的沟通理解提供了一个可视化的虚拟空间,还避免了实际操作中出现安全事故的可能性。在开发MPVR系统的过程中本文解决的关键技术有如下3点:①采用参数化建模方法来完成MPVR系统中机床夹具常用零部件的建模;②解决了将工件、定位件、导向件、夹紧件等几何模型导入正在运行的MPVR系统中的难题,使用户能方便地构建一个实时更新的工艺系统;③能方便准确地获取工件在MPVR系统中的有关数据,为后期夹具设计及绘制二维装配图提供数据参考。机械加工工艺虚拟现实系统括了车床、铣床、钻床、磨床、刨床、镗床及齿轮加工机床7种机床类型,在开发MPVR系统的过程中本文所做的工作有:①通过运用三维建模软件,建立了一套包括Y3150E型滚齿机结构、齿坯、滚刀和工件心轴的滚齿机加工工艺系统的几何模型。②完成了该滚齿机工艺系统模型文件数据格式的转换:1)机床模型文件格式的转换路径:从UG、Pro/E中导出stl格式的文件,经过3ds Max软件的处理后导出.X格式的文件,最后以.X格式导入Quest3D软件成为.cgr文件;2)工件、定位件等模型文件格式的转换路径:从UG、Pro/E中导出stl格式的文件,经过3ds Max处理后导出dae格式的数据文件,最后直接导入.EXE格式的MPVR系统中。③通过Quest3D的虚拟设计,完成了工艺系统中滚齿机床几何模型各功能模块的交互操作设计,并将此项目以.EXE可执行文件发布出来。使用户通过鼠标便能与该系统进行交互操作,人机交互操作的内容包括了:1)滚齿机的基本运动操作;2)滚切直齿工艺加工再现;3)工件导入设计;4)特定工件装夹方案的讨论与交流。④为MPVR系统设计了良好的GUI,增强了该系统的沉浸感。以上的研究成果充分证明了基于Quest3D的机械加工工艺VR系统的研究和应用的可行性。由此可见,将虚拟现实技术应用于机械加工工艺系统的研究,面向实际机械加工制造,具有深远的意义和广阔的应用前景。
【关键词】：虚拟现实 Quest3D 参数化建模 虚拟装夹
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH16
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 课题的提出和研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 课题的研究意义11-12
• 1.4 课题研究的主要目的和内容12-13
• 2 机械加工工艺VR系统的总体设计13-19
• 2.1 简介系统开发工具13-14
• 2.1.1 Quest3D软件简介13-14
• 2.1.2 3ds Max与Quest3D的协同工作14
• 2.2 介绍系统的开发思路和流程14-17
• 2.3 本章小结17-19
• 3 机械加工工机械加工工艺艺VR系统中几何模型的建立19-33
• 3.1 虚拟现实工艺系统的几何建模19
• 3.2 机床的几何建模19-25
• 3.2.1 UG建模阶段20-21
• 3.2.2 3ds Max建模阶段21-22
• 3.2.3 导出机床模型为.X格式文件22-25
• 3.3 典型零件的参数化建模25-31
• 3.3.1 参数化建模技术25-26
• 3.3.2 参数化建模的流程26
• 3.3.3 调整V形块的参数化建模26-31
• 3.4 本章小结31-33
• 4 机械加工工艺VR系统设计33-71
• 4.1 虚拟机械加工三维场景的建立34-41
• 4.1.1 Y3150E滚齿机三维场景渲染34-35
• 4.1.2 视点变换35-37
• 4.1.3 灯光设计37-38
• 4.1.4 模型导入38-41
• 4.2 机床的基本运动交互操作设计41-48
• 4.2.1 Y3150E型滚齿机运动分析41-43
• 4.2.2 机床部件的平移和旋转运动43-48
• 4.3 滚切直齿工艺再现48-53
• 4.3.1 滚齿机加工直齿圆柱齿轮的工作运动48-51
• 4.3.2 切屑粒子的产生和消亡51-53
• 4.4 工件导入设计53-57
• 4.4.1 工件导入接口设计53-55
• 4.4.2 导入工件的运动设计55-57
• 4.5 工艺系统的虚拟装夹设计57-61
• 4.5.1 工件与MPVR系统的碰撞检测57-60
• 4.5.2 获取工件的有关数据60-61
• 4.6 图形用户界面设计61-67
• 4.6.1 界面框架布局设计61-63
• 4.6.2 GUI设计63-67
• 4.7 机床系统的整合与项目的发布67-70
• 4.7.1 机床系统的整合67-68
• 4.7.2 项目的发布68-70
• 4.8 本章小结70-71
• 5 总结与展望71-73
• 5.1 总结71-72
• 5.2 展望72-73
• 致谢73-75
• 参考文献75-78

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